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简介 c]B$i*t ,7XtH>2s 人眼光学模型可用来设计眼科用设备,光学系统注定了要与人眼一起使用。本文演示了这样一个模型:Arizona眼睛模型,在Jim Schwiegerling教授的书中有详细描述:《Field Guide to Visual and Ophthalmic Optics》。AZ眼睛模型达到了基于平均临床数据所决定的轴上和轴外像差等级。FRED文件包含了此眼睛模型及几个用来分析它的光源,并包括一个基于想要的屈光度来调整模型的内嵌脚本。 sE{ pzPq! >%E([:$A 模型 fSDi-I PR|R`.QSs 模型的定义如表1种所示,由半径、圆锥常数、折射率、阿贝数、到下一面的距离等一系列表面组成。一些参数由屈光度(A)来决定。 8.bKb<y l^J75$7 Table 1. AZ眼睛模型的定义 ,
*qCf@$I 在FRED中使用0屈光度来创建的,光瞳加在了透镜的前面。材料是创建一个新的材料并选择类型“Model Material”,输入的参数是nd和vd. dz>;<&2Z !.1%}4@Q] 光源 |w}xl'>q (z$r :p 多个光源定义来分析该模型的不同特性。图1显示了所以的光源和提示信息告诉您他们可以用来做什么。 HG'{J ^t XBQ\_2> a^5^gId5l! 图1. 光源和提示信息使用 S(aZ4{a@ 除了“Letter F”之外的所有光源的光线位置设定在了孔径光阑位置处,并增加了pre-propagation distance= -8。尽管光线在光瞳处创建,规定的传输方向相对于光线位置在pre-propagation distance之后。这意味着光束沿着Z轴在眼睛的前面以平行光入射,而不是在光瞳处入射。 Vx_rc%' aCV4AyG 在往下看是内置的脚本用来修改屈光度,使其为4(250mm),光源“Letter F”在视网膜处生成一个字母为F的图像。绿色的光线聚焦的非常好而红色和蓝色光线有一点的模糊。使用Positions Spot Diagram分析工具来观察最为合适。 9z?oB&5 Jx#k,Z4 图2. 字母F光源的设定方法光 y$81Zq .}')f;jH5< 图3. 字母F在视网膜上位置点列图 rwIeqV{: 视网膜的散射 2k6 X, L}#0I+Ml7 在散射文件中,有一个名为“Retina surface”的72%的反射型朗伯散射,它为视网膜的散射提供了一个粗略的近似。为了模拟来自视网膜的散射,改变自定义元件“Eye ball” 下的视网膜的表面从“halt all” 到”Allow All”。并使几何中“plane”可追迹。 2wqk,c[] CXtU"X H;aYiy 图4. 视网膜朗伯散射设定 e4OeoQ@ > 注意在视网膜的表面有散射重点采样规格定义,在“Scatter”标签的底部可获取该信息。“toward pupil”指定散射光朝向光瞳,半角度10度。 ZtVAEIZ) W(fr<<hL J/);"bg_O 图5. 视网膜重点采样规格设定 `IINq{Zk 脚本 P\CDd=yWc U=sh[W 内置脚本使用对话框显示屈光度和光瞳直径的数值设置。使用FRED Basic脚本创建和使用对话框非常容易。图6显示了如何获取用户自定义对话框,如下图所示: ^7]"kg DA ~8|t*@D 图6. 用户对话框的创建与编辑 z=&z_}M8 图7. 用户对话框编辑器 +MK6zf 如果“OK”按钮按下,将会核对对话框下面的代码行,如果点击取消则脚本终止。然后输入的参数赋予变量,如果此处是保留为空白,则使用默认值。因此,如果没有值输入并点击“OK”按钮,则脚本是以屈光度为0,光瞳直径为4mm来运行的。 iA_8(Yo 余下的脚本计算与屈光度有关的所有参数。 N?dvuB e7u^mJ 分析 a:YI"*S
0i[zup 屈光度为4,光瞳直径为4mm,字母F点在视网膜上所成的像。 mYB`)M*Y E99CmG|" 图7. 字母F在视网膜上颜色分析 6pE :A@ 脚本代码 +&KQ28r b=a!j=-D Option Explicit 'Remove this to enable non-dimensioned variables to be used. t<:D@J]a J` {6l Dim entity As T_ENTITY nRhrWS Dim op As T_OPERATION +kdySWF Dim mat As T_MODELMATERIAL wxLXh6|6%_ Dim A As Double 1gO2C$ Dim pupilDiam As Double
IGX:H)&* Dim eID As Long "%8A:^1 Dim parID As Long 0h$GI"dR Dim count As Integer h!&sNzX Dim taq As Double, Rant As Double, CCant As Double, Rpost As Double, CCpost As Double m8+(%>+7 Dim tlens As Double, nlens As Double yj@tV2 Dim curv As Double, conic As Double T)7TyE|"2g Dim ok As Long !/K8xD$ gM;}#>6 Sub Main o?Sla_D SN+S6 '用户输入对话框 RK9>dkW Begin Dialog UserDialog 320,126,"Input parameters" ' %GRID:10,7,1,1 0BkV/v1Uc TextBox 220,21,40,21,.TextBox1 'default: 0 N$?cX(|7 Text 20,21,190,21,"Accommodation (in Diopters):",.Text1,1 tqOi
x/ OKButton 40,91,90,21 j_?cpm{~ml CancelButton 190,91,90,21 ,$r2gr!_G Text 20,49,190,14,"Pupil diameter (4 mm default):",.Text2,1 Q"a2.9Eo TextBox 220,49,40,21,.TextBox2 'default: 4 sc`"P-J+vp End Dialog A,~Hlw Dim dlg As UserDialog Kn+=lCk #`tD1T{; ok = Dialog (dlg) *2u
E p}]q d4j If ok=0 Then 'cancel button was pressed FYPz 4K Print "Execution cancelled." yt.c5>B^ End >e5zrgV End If !^U6Z@&/R 0/]_nd 'Assign accommodation and pupil diameter & use defaults if field left empty .")b?#K If dlg.TextBox1 = "" Then & %}/AoU A = 0 'Default accommodation <z#BsnjW{ Else ]>:^d%n,} A = CDbl(dlg.TextBox1) <D /a l9 End If ){Z n~z\?Y=* If dlg.TextBox2 = "" Then sn k$^ pupilDiam = 4 'Default pupil diameter zjbE 7^N Else 3
%(Y$8U pupilDiam = CDbl(dlg.TextBox2) `]2@_wa End If [J\DB)V/ <4F7@q,V Print " " 7{BnXN[ Print "Accommodation = " & A & " Diopters" H$!-f>Rxa Print "Pupil Diameter = " & pupilDiam & " mm" !Cj(A"uqY |uha 38~ ' Calculate new parameters with accommodation #0MK(Ut/ taq = 0.55 + 2.97 - 0.04*A 'Aqueous thickness t/:w1rw . A<sr Rant = 12.0 - 0.4*A 'Radius of anterior lens SR*Gqx CCant = -7.518749 + 1.285720*A 'Conic constant of anterior lens 4e%8D`/=M !y vJpdsof Rpost = -5.224557 + 0.2*A 'Radius of posterior lens :zL 393( CCpost = -1.353971 - 0.431762*A 'Conic constant of posterior lens 5}<[[}( y/4ny,s" tlens = 3.767 + 0.04*A 'Lens thickness nlfPg-78B+ yuNfhK/#r nlens = 1.42 + 0.00256*A - 0.00022*A^2 'Lens index of refraction }z'DWp=uN Vq}r_#!Q 'Adjust parameters to account for accommodation N^$9;CKP= A o3HX '************************************************************************* ^tE_LL+ji| 'Aqueous thickness (Position of Lens) Y$8; Gm<) '************************************************************************* AUAI3K? eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) ,RK3eQ GetCustomElement eID, entity qc0 B<,x7 )1_(>|@oi parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye" ) O_CT+Ou Z\!rH"8 ' Delete any shift(s) in z q:yO92Ow count = 0 3_J>y While GetOperationCount(eID)>count ="lI i$>O GetOperation eID, count, op V<-htV If op.Type="ShiftZ" Then ;QidDi_s> DeleteOperation eID,count IIP.yyh> count=count-1 A[9NP-~ End If vXubY@k2 count=count+1 PPgW
^gj Wend Yq0# #__ @^wpAQfd4 'Set new shift in "A7<XN< op.Type = "ShiftZ" `cO|RhD@ op.val1 = taq 6K//1U$ op.parent = parID YKq0f=Ij AddOperation eID, op _?Ckq Print "Set aqueous humor thickness = " & taq-0.55 !w=,p.?V= ]^!}*
'************************************************************************* hNVMz`r 'Radius and conic constant of anterior lens P CsK() '************************************************************************* VKf6|ae eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Anterior" ) 86{ZFtv GetConic eID, entity, curv, conic sS'{QIRC' "3ug}k SetConic eID, entity, 1/Rant, CCant YE_6OLW Print "Set anterior lens radius = " & Rant & " and conic constant = " & CCant x:C@)CAr D2?S,9+E_ '************************************************************************* 0x4l5x$8 'Radius and conic constant of posterior lens #W^_]Q=5R' '************************************************************************* 2$DSBQEx eID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens.Posterior" ) LT&/0 GetConic eID, entity, curv, conic HSql)iT H` Lu"EK SetConic eID, entity, 1/Rpost, CCpost ]gHLcr3 Print "Set posterior lens radius = " & Rpost & " and conic constant = " & CCpost cE2R r ?Hk.|5A} '************************************************************************* /'"R Mq 'Lens thickness (Position of posterior lens surface) CwB] )QV? '************************************************************************* P|v ? "Y(%oJS]D parID = FindFullName( "Geometry.Arizona Eye.Lens" ) ;3
dM@>5[ p`LL ' Delete any z-shift(s) sOC|
B count = 0 I2W{tl While GetOperationCount(eID)>count qAbd xd[ GetOperation eID, count, op c*jr5 Y If op.Type="ShiftZ" Then {~"Em'}J DeleteOperation eID,count Pd,!& count=count-1 (Y>U6 End If 0*{@E%9 count=count+1 X)y*#U Wend ]ci RiMkT( }R\B.2#M_@ 'Set new z-shift ~"\P~cg0J op.Type = "ShiftZ" y
"<JE<X op.val1 = tlens 2t.fD@ op.parent = parID 6XZN># AddOperation eID, op eNivlJ,K|@ Print "Set lens thickness = " & tlens 8@Q"YA3d+ `}ZL'\G '************************************************************************* m9uUDq#GJ 'Lens index of refraction (s.o '************************************************************************* z^"?sd eID = FindMaterial( "Lens" ) @!Y.935/0 GetModelMaterial eID, mat z{AM2Z })q]gMj mat.Nd = nlens ^=3 ^HQ'Zm SetModelMaterial eID, mat & |